[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） r[a7">n  
c0gVW~I1  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 rR> X<  
#_wq#rF  
1. 线栅偏振片的原理 "0P`=n  
kO}&Oi,?  
2. 建模任务 3S:Lce'f  

&vpKBR^  
U%nkPIFm  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 "tzu.V-  
 偏振元件的重要特性： P2-&Im`+  
 偏振对比度 g"ev
np  
 透射率 lD/9:@q\V  
 效率一致性 s{Z)<n03  
 线格结构的应用(金属) 'rcqy1-&  
Fz%;_%j  
3. 建模任务： D0r viO  
EO&Q  
4. 建模任务：仿真参数 <W"W13*j!  
lir=0oq<  
偏振片#1: ::|~tLFu  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 z~ cW,  
 高透过率(最大化) dI{DiPho  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) t<!;shH,s  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) -Uwxmy+  
偏振片#2: ai{>rO3 }I  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 7Q}pKq]P  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 t~) P1Lof\  
 光栅周期：100nm :aesG7=O  
 光栅材料：钨 Yq+1kA  
\HfAKBT  
5. 偏振片特性 c{1;x)L  
.A2$C|a*  
 偏振对比度：(要求至少50:1) xh;V4zK@`  
g'(bk@<BP  
ANM#Kx+  
ju"z  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Z}J5sifr  
VfX^iG r  
b2m={q(s  
EhcJE;S)  
6. 二维光栅结构的建模 Y2u\~.;oq  

y6XOq>  
%71i&T F  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 m8q4t,<J  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 u\]EG{w(  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 i(}PrA  
b3ohTmy
4(  
v/+ <YU  
B/twak\  
7. 偏振敏感光栅的分析 `2mddx8  

s2;~FK#/  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 $%y q[$^  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) RY , <*  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 i\i%WiRl  
8. 利用参数优化器进行优化 hsC T:1i  

[C'bfX5HB5  

3U[O :  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 nf.Ox.kM)  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 Y{YbKKM  
 在该案例种，提出两个不同的目标： De?VZ2o9"  
 #1:最佳的优化函数@193nm AkhG~L  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 8<=^Rkz  
Ep7MU&O0iK  
9. 优化@193nm Z>hTL_|]a{  
*_(X$qfoW  
 初始参数： 4Uy%wB  
 光栅高度：80nm Qs6<(zaqkt  
 占空比：40% o`bch?]  
 参数范围： uO%0rKW  
 光栅高度：50nm—150nm 1Cr&6't  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) po| Ux`u  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 K d&/9<{>  
DB'v7 Ij0  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 \TV  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 {)[o*+9  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 uYh!04u  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 nV'1 $L#  
acd[rjeT  
10. 优化@193nm结果 M(%H  
[9m3@Yd'  
 优化结果： W }NU
U  
 光栅高度：124.2nm Jj4HJ9  
 占空比：31.6% FuhmLm'p  
 Ex透过率：43.1% jLAEHEs  
 偏振度：50.0 LrB 0x>  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 &>sbsx\y  
-+R,="nRQ  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 Bo
D{fg  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 jK|n^5\  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 LEb$Fd  
YpZB-9Krf  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 cgnNO&  
J'44j;5&  
fvu{(Tb  
 初始参数： -f+#j
=FX  
 光栅高度：80nm ;%e&6  
 占空比：40% &g`&#IRz  
 参数范围： 7^L  
 光栅高度：50nm—150nm 0At0`Q#  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) c*bvZC^6  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% XT7m3M  
vFPY|Vzh  
 优化结果： 9LR=>@Z  
 光栅高度：101.8nm PR:k--)D  
 占空比：20.9% s68(jYC7[  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） N\{"&e  
 偏振对比度：50.0 #]` uH{  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 ,9&cIUH  
K<S3gb?0  
12. 结论 rH@Rh}#yp  
HDe\Oty_  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) Q\Ek U.[I  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 !fOPYgAGKn  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Qqm?%7A1  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 RGW@@  
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QQ：2987619807 H:fKv7XL